Als Verbindungsschicht (auch Verbindungszone genannt) wird der äußere Bereich der Diffusionsschicht eines Werkstoffes bezeichnet, in der durch das Einbringen von Stickstoff Verbindungen wie Nitride oder Carbonitride vorliegen, sodass sich ein eigener struktureller Aufbau dieser Schicht ergibt. Einen besonderen  Fokus auf die Verbindungsschicht legt man beim Nitrocarbonieren.  Mit der Bildung einer Verbindungsschicht wird die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit von Werkstücken verbessert.

Das Oxidieren der Verbindungsschicht (Aufbringen einer sehr dünnen, bis zu 1 µm dicken, Oxidschicht) verbessert die Korrosionsbeständigkeit eines zu behandelnden Werkstoffes noch zusätzlich. Hierzu werden mittels Dampfbeaufschlagung die Eisenanteile des Werkstückes korrodiert und die Ausbildung der Oxidschicht angeregt.

Auch beim Nitrieren entsteht eine solche Verbindungsschicht mit einer Dicke im Bereich von 10-30 Mikrometer. Die Verbindungsschicht liegt hier über der Diffusionszone.